铁电存贮器（FRAM）是Ramtron公司的专利技术产品。因其兼具RAM和ROM性能而被认为未来可能是取代各类存贮器的超级存贮器。

　　Ramtron公司成立于1984年,总部设在美国科罗拉多州的Colorado Springs市,公司于1992年在美国纳斯达克上市。Ramtron是业界领先的铁电存贮器技术和产品供应商,世界大部分半导体存贮器制造商都向其申请授权专利来做铁电存贮器的研究。

　　目前,Ramtron正在继续努力降低铁电存贮器成本,预计在2003年上半年,将会推出兆级 (Mbit) 密度的铁电存贮器。

FRAM 铁电存贮器技术原理
　　Ramtron公司铁电存贮器的核心技术是铁电晶体材料。这一特殊材料使得铁电存贮产品同时拥有随机存取记忆体(RAM) 和非易失性存贮产品的特性。

　　铁电晶体材料的工作原理是: 当我们把电场加载到铁电晶体材料上,晶阵中的中心原子会沿着电场方向运动,到达稳定状态。晶阵中的每个自由浮动的中心原子只有两个稳定状态,一个记忆逻辑中的０,另一个记忆１。中心原子能在常温,没有电场的情况下停留在此状态达一百年以上。因此,铁电记忆体不需要定时刷新,能在断电情况下保存数据。

　　由于在整个物理过程中没有任何原子碰撞,铁电记忆体拥有高速读写、超低功耗和无限次写入等超级特性。

存贮器的基础知识
　　传统半导体记忆体有两大体系：易失性记忆体(volatile memory) 和非易失性记忆体 (non-volatile memory)。

　　易失性记忆体像SRAM和DRAM 在没有电源的情况下都不能保存数据,但这种存贮器具有高性能和易用等优点。

　　非易失性记忆体像EPROM、EEPROM和 FLASH 能在断电后仍保存资料。但由于所有这些记忆体均起源自只读存贮器 (ROM) 技术, 所以,您不难想像得到它们都有不易写入的缺点,如写入缓慢、有限写入次数、写入时需要特大功耗等。

　　我们可以做一个简单的比较：图2是16kbit FRAM的性能和16kbit EEPROM的比较。FRAM第一个最明显的优点是可以跟随总线速度 (bus speed) 写入,与EEPROM的最大不同是FRAM在写入后无须任何等待时间,而EEPROM则要等几毫秒才能写进下一笔资料。

　　FRAM的第二大优点是近乎无限次写入。当EEPROM只能应付十万(105) 至一百万次写入时, 新一代的FRAM 已达到一亿个亿次(1016)的写入寿命。

　　FRAM 的第三大优点是超低功耗, EEPROM的慢速和高电流写入令它需要高出FRAM 2500倍的能量去写入每个字节 (见图3)。

　　由于铁电存贮器涵盖RAM技术的优点,又同时拥有ROM技术的非易失性特点。因此,铁电存贮器为业界提供了一个崭新的存贮器产品:　一个非易失性的RAM。

FRAM铁电存贮器的应用
　　我们向来用EEPROM 来存储设置资料和启动程式,用SRAM 来暂存系统或运算变数。如果掉电后这些数据仍需保留的话,我们会通过加上后备电池的方法去实现。很久以来我们没有检验这种记忆体架构的合理性,铁电存贮器的出现为大家提供了一个简洁而高性能的一体化存贮技术。
　　１． 数据采集和记录
　　铁电存贮器的出现使工程师可以运用非易失性的特点进行多次高速写入。在这以前, 在只有EEPROM的情况下, 大量数据采集和记录对工程师来说是一件非常头疼的事。
　　数据采集包括记录和存贮数据,更重要的是能在失去电源的情况下,不丢失任何资料。在数据采集的过程中, 数据需要不断高速写入,对旧资料进行更新,EEPROM的写入寿命和速度往往不能满足要求。
　　典型应用：仪表(电力表、水表、煤气表、暖气表、记程车表)、测量、医疗仪表、非接触式聪明卡(RFID)、门禁系统、汽车记录仪(汽车事故黑匣子)......
　　２． 存储配置参数 (Configuration/Setting Data)
　　以往在只有EEPROM的情况下, 由于写入次数限制,工程师们只能在侦测到掉电的时候,才把更新了的配置参数及时地存进EEPROM里, 这种做法很明显地存在着可靠性的问题。铁电存贮器的推出使工程师可以有更大的发挥空间去选择实时记录最新的配置参数, 免去是否能在掉电时及时写入的忧虑。
　　典型应用：电话里的电子电话簿、 影印机、打印机、工业控制、机顶盒 (STB) 、网络设备、TFT 屏显、 游戏机、自动贩卖机......

　　３．非易失性缓冲(buffer) 记忆
　　铁电存贮器能够无限次快速擦写,令这种产品十分适合担当重要系统里的暂存(buffer)记忆体。在一些重要系统里, 往往需要把资料从一个子系统非实时地传到另一个子系统去,由于资料的重要性, 缓冲区内的数据在掉电时不能丢失。以往, 工程师们只能通过SRAM加后备电池的方法去实现,虽然知道这种方法隐藏着电池耗干, 化学液体泄出等安全和可靠性问题。铁电存贮器的出现为业界提供了一个高可靠性, 但低成本的解决方案。
　　典型应用: 银行自动提款机 (ATM) 、税控机、商业结算系统 (POS)、传真机......
　　４．SRAM的取代和扩展
　　铁电存贮器无限次快速擦写和非易失性的特点,令系统工程师可以把现在在线路板上分离的SRAM和EEPROM器件整合到一个铁电存贮器里。 为整个系统节省功耗、成本和空间,同时提高了整个系统的可靠性。
　　典型应用： 用FRAM 加一个便宜的单片机来取代一个较贵的SRAM嵌入式单片机和外围EEPROM。

RAMTRON公司的 FRAM产品
　　Ramtron 串行 (serial) 非易失性RAM遵循标准工业接口。其中,2-wire产品为单片机配选最少的接线,而SPI产品需要多一至两个接线,但具有高速和通信协议简单的优点。
　　Ramtron 并行 (parallel) 非易失性RAM与标准SRAM管脚兼容。并行FRAM对SRAM加后备电池方案做出了一大改进,系统工程师再不需要担心电池干涸和在系统里加上笨拙的机械装置。FRAM的封装就像SRAM一样有简单的贴片封装 (SOIC) 或插脚封装 (DIP)。因而,您可以把麻烦的电池仍掉了!